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Uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade da Califórnia em San Diego desenvolveu um dispositivo eletrônico macio e elástico capaz de simular a sensação de pressão ou vibração quando usado na pele. Este dispositivo, relatado em um artigo publicado em Robótica Científicarepresenta um passo em direção à criação de tecnologias hápticas que podem reproduzir uma gama mais variada e realista de sensações táteis.
O dispositivo consiste em um eletrodo macio e elástico preso a um adesivo de silicone. Ele pode ser usado como um adesivo na ponta do dedo ou no antebraço. O eletrodo, em contato direto com a pele, é conectado a uma fonte de energia externa por meio de fios. Ao enviar uma corrente elétrica suave pela pele, o dispositivo pode produzir sensações de pressão ou vibração, dependendo da frequência do sinal.
“Nosso objetivo é criar um sistema vestível que possa fornecer uma ampla gama de sensações de toque usando sinais elétricos – sem causar dor ao usuário”, disse a co-autora do estudo Rachel Blau, pesquisadora de pós-doutorado em nanoengenharia na UC San Diego. Escola de Engenharia Jacobs.
As tecnologias existentes que recriam a sensação do tato através da estimulação elétrica muitas vezes induzem dor devido ao uso de eletrodos metálicos rígidos, que não se adaptam bem à pele. As lacunas de ar entre esses eletrodos e a pele podem resultar em correntes elétricas dolorosas.
Para resolver essas questões, Blau e uma equipe de pesquisadores liderada por Darren Lipomi, professor do Departamento de Engenharia Química e Nano da Família Aiiso Yufeng Li da UC San Diego, desenvolveram um eletrodo macio e elástico que se adapta perfeitamente à pele.
O eletrodo é feito de um novo material polimérico construído a partir dos blocos de construção de dois polímeros existentes: um polímero rígido e condutor conhecido como PEDOT:PSS, e um polímero macio e elástico conhecido como PPEGMEA. “Ao otimizar a proporção desses [polymer building blocks]projetamos molecularmente um material que é ao mesmo tempo condutor e extensível”, disse Blau.
O eletrodo de polímero é cortado a laser em um design concêntrico em forma de mola e fixado a um substrato de silicone. “Este design aumenta a elasticidade do eletrodo e garante que a corrente elétrica atinja um local específico na pele, fornecendo assim estimulação localizada para evitar qualquer dor”, disse Abdulhameed Abdal, um aluno de doutorado no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da UC San Diego e outro coautor do estudo. Abdal e Blau trabalharam na síntese e fabricação do eletrodo com os alunos de graduação em nanoengenharia da UC San Diego, Yi Qie, Anthony Navarro e Jason Chin.
Em testes, o dispositivo de eletrodo foi usado no antebraço por 10 participantes. Em colaboração com cientistas comportamentais e psicólogos da Universidade de Amsterdã, os pesquisadores primeiro identificaram o menor nível de corrente elétrica detectável. Eles então ajustaram a frequência da estimulação elétrica, permitindo que os participantes experimentassem sensações categorizadas como pressão ou vibração.
“Descobrimos que, ao aumentar a frequência, os participantes sentiam mais vibração do que pressão”, disse Abdal. “Isso é interessante porque, biofisicamente, nunca se soube exatamente como a corrente é percebida pela pele”.
Os novos insights podem abrir caminho para o desenvolvimento de dispositivos hápticos avançados para aplicações como realidade virtual, próteses médicas e tecnologia vestível.
Este trabalho foi apoiado pelo programa National Science Foundation Disability and Rehabilitation Engineering (CBET-2223566). Este trabalho foi realizado em parte na San Diego Nanotechnology Infrastructure (SDNI) na UC San Diego, um membro da National Nanotechnology Coordinated Infrastructure, que é apoiada pela National Science Foundation (bolsa ECCS-1542148).
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